三国时代长安属于魏国管辖。
东汉末年，诸侯割据，中央管辖能力衰弱，曹操大权独揽，“挟天子以令诸侯”，汉献帝不得不封他为“魏王”。曹操去世后，其子曹丕于公元220年迫使献帝禅让，东汉亡，曹魏立，定都洛阳。
螳螂捕蝉，黄雀在后。曹魏的政权并不稳固，不久，司马氏篡夺政权，建立晋朝，并先后攻灭蜀汉和东吴，至此，三国归晋。
三国曹魏文帝黄初元年（220）改京兆尹为京兆郡。黄初二年（221）封皇子礼为秦公，以京兆郡为秦国，黄初三年又改名为京兆国。
魏明帝青龙三年（235）封皇子洵为秦王，改京兆国为秦国。齐王（曹芳）正始五年（244）改为京兆郡，今西安市属5县，除周至、户县外，均在辖区内。西晋时仍置京兆郡于长安，辖区较三国魏时缩小。
